رکوردداران حبس نفس؛ کدام حیوانات بیشتر زیر آب دوام می‌آورند؟

زوميت

بروزرسانی 1404/04/08 - 19:00

رکوردداران حبس نفس؛ کدام حیوانات بیشتر زیر آب دوام می‌آورند؟

زومیت/ بسیاری از حیواناتی که در آب زندگی می‌کنند برای نفس کشیدن باید به سطح آب بیایند، اما با چند ترفند هوشمندانه می‌توانند زمان قابل‌توجهی را زیر آب بمانند.

دریافت اکسیژن کافی در آب می‌تواند کاری سخت باشد. در حالی که ماهی‌ها و بسیاری از جانوران آبزی دیگر اکسیژن را مستقیماً از طریق آبشش‌ها از آب دریافت می‌کنند، برخی دیگر راه‌های مبتکرانه‌ای پیدا کرده‌اند: مثلاً حباب‌های هوا را از سطح به پایین می‌کشند یا هوا را در اطراف بدن خود به دام می‌اندازند؛ اما گروهی دیگر مسیر سخت‌تری را در پیش می‌گیرند. این موجودات نفس خود را حبس می‌کنند، به زیر آب شیرجه می‌زنند و بعد برای تنفس به سطح بازمی‌گردند و این چرخه را بارها و بارها تکرار می‌کنند.

برخی از چنین جانورانی می‌توانند مدت‌زمان‌های شگفت‌انگیزی زیر آب بمانند؛ اما کدام حیوان بیشترین زمان را می‌تواند نفس خود را نگه دارد؟ و چه ویژگی‌هایی این توانایی را ممکن می‌سازد؟ اگرچه زمان‌های غواصی می‌تواند نشان دهد که گونه‌ها معمولاً چقدر زیر آب می‌مانند، این مدت‌زمان می‌تواند بسته به اینکه چرا زیر آب می‌مانند، متفاوت باشد.

ویلکو فربرک، دانشیار بوم‌شناسی در دانشگاه رادبود هلند، در ایمیلی به لایوساینس گفت: «بین زنده‌ماندن زیر آب (اینکه چقدر طول می‌کشد تا بمیرند) و حبس نفس (اینکه چقدر داوطلبانه زیر آب می‌مانند) تفاوت وجود دارد.»

نهنگ‌های نوک‌دار کوویر (Cuvier's beaked whales) هم از نظر مدت و هم عمق، رکوردهایی چشمگیر در غواصی ثبت کرده‌اند.
برای مثال، برخی جانوران ممکن است خود را به‌طور ناخواسته در زیر آب گرفتار ببینند. فیلیپ متیوز، دانشیار دانشگاه بریتیش کلمبیا که در زمینه تنفس حشرات پژوهش می‌کند، می‌گوید دیده شده که برخی مورچه‌ها می‌توانند در صورت غوطه‌ور شدن اجباری، چندین ساعت زنده بمانند، اما حتی مورچه‌های غواص تخصصی هم به‌طور داوطلبانه بیش از یک دقیقه زیر آب نمی‌مانند.

مورد دوم این است که جانوران برای حبس نفس باید شُش داشته باشند. به گفته‌ی جان اسپایسر، جانورشناس دریایی در دانشگاه پلیموث بریتانیا: «حبس نفس فقط در مورد جانورانی صدق می‌کند که شش دارند و حتی در میان آن‌ها می‌توان به حیواناتی اشاره کرد که آبشش ندارند (مثل ماهی ششی) یا از طریق پوست خود نفس می‌کشند (مثل قورباغه‌ها).»

از قهرمانان مطلق در میان جانوران دارای شش که می‌توانند مدت طولانی زیر آب بمانند می‌توان به برخی لاک‌پشت‌های آبش شیرین مثل لاک‌پشت بلندینگ (Emydoidea blandingii) اشاره کرد. این خزندگان در ته رودخانه‌ها و دریاچه‌ها در زمستان به «بروماسیون» (نوعی خواب زمستانی برای خزندگان) وارد می‌شوند و می‌توانند ماه‌ها زیر آب بمانند؛ به این صورت وقتی زیر لایه‌ای از یخ گرفتار می‌شوند، بقایشان تضمین می‌شود. لاک‌پشت‌ها خونسرد هستند بنابراین در دوره‌های سرما سوخت سازشان کند می‌شود؛ به این ترتیب انرژی بیشتری ذخیره و اکسیژن کمتری مصرف می‌کنند.

جان اسپایسر می‌گوید:
بسیاری از گونه‌های لاک‌پشت آب‌ شیرین با کاهش دمای محیط همه چیز را خاموش می‌کنند و عملاً می‌توانند ماه‌ها زیر آب بمانند. اگر بروماسیون را هم به حساب حبس نفس بیاوریم، لاک‌پشت‌های آب‌شیرین با اختلاف زیادی از سایر جانوران پیشی می‌گیرند.
بااین‌حال، لاک‌پشت‌های آب شیرین با یک ترفند «تقلب» می‌کنند: آن‌ها مقادیر اندکی اکسیژن موجود در آب را از طریق حفره‌ای زیر شکم خود یا به بیان دقیق‌تر، «کلواک» که مجرایی چندمنظوره برای دفع فضولات، تولیدمثل جنسی و تخم‌گذاری است، جذب می‌کنند.

لاک‌پشت‌های دریایی چند ترفند ویژه دارند که به آن‌ها کمک می‌کند مدت بیشتری زیر آب بمانند.

هرچه بزرگ‌تر، بهتر
اندازه بدن نقش مهمی در مدت زمان حبس نفس دارد، ویلکو فربرک می‌گوید: «اندازه بدن یک ویژگی کلیدی است و جانوران بزرگ‌تر می‌توانند مدت طولانی‌تری نفس خود را نگه دارند. علت این مسئله بیشتر بودن ذخیره اکسیژن در جانوران بزرگ‌تر و کمتر بودن نسبت مصرف آن (تقاضای اکسیژن به ازای هر واحد وزن) است.»

بنابراین، رقابت در حبس نفس، بین پستانداران بزرگ و خونسردهای بزرگ مثل کروکودیل‌ها و لاک‌پشت‌های دریایی دیده می‌شود.

رکورد طولانی‌ترین خواصی ثبت‌شده توسط یک پستاندار متعلق به نهنگ نوک‌دار کوویه است که توانست به مدت ۲۲۲ دقیقه یا ۳٫۷ ساعت زیر آب بماند. طبق مطالعه‌ی ویلکو فربرک، جان اسپایسر و همکارانشان در سال ۲۰۲۰، دیگر نهنگ‌ها هم غواصی‌های چشمگیری داشته‌اند: رکورد نهنگ نوک‌دراز آرنو برابر ۱۵۳ دقیقه و نهنگ عنبر برابر ۱۳۸ دقیقه بوده است.

نهنگ‌ها توانایی غواصی طولانی را به کمک مجموعه‌ای از سازگاری‌های کلیدی به‌دست آورده‌اند. اسپایسر توضیح می‌دهد: «این سازگاری‌ها شامل کاهش ضربان قلب و متابولیسم، هدایت مجدد جریان خون از بخش‌هایی از بدن، خاموش‌کردن موقت برخی اندام‌ها مانند کبد و کلیه و ذخیره و آزادسازی مؤثر اکسیژن است که به لطف وجود پروتئین‌های تنفسی فراوانی چون میوگلوبین در ماهیچه‌ها و هموگلوبین در خون ممکن می‌شود.»

رکورد طولانی‌ترین غواصی ثبت‌شده متعلق به نهنگ نوک‌دار کوویه با ۲۲۲ دقیقه است
افزون بر این، جانوران یادشده می‌توانند به سوخت‌وساز بی‌هوازی روی بیاورند و بدون استفاده از اکسیژن، انرژی تولید کنند. اسپایسر می‌گوید: «این فرآیند تبدیل غذا به انرژی بسیار ناکارآمد است، آهسته پیش می‌رود و ماده‌ای سمی به نام اسید لاکتیک تولید می‌کند؛ بنابراین برای ما واکنشی اضطراری محسوب می‌شود. پستانداران غواص نیز به متابولیسم بی‌هوازی روی می‌آورند و لاکتات تولید می‌کنند، اما به نظر می‌رسد در تحمل آن و خنثی‌سازی تأثیر اسید، کمی موفق‌تر از ما عمل می‌کنند.»
فُک‌های فیلی نیز غواصی‌های چشمگیری را به ثبت رسانده‌اند که دو ساعت طول کشیده است. البته اسپایسر توضیح می‌دهد که این مدت برای آن‌ها معمول نیست و تنها در زمان مواجهه با شکارچیان رخ می‌دهد.

پیروزی با خونسردها
با اینکه نهنگ‌ها قهرمان بی‌رقیب در میان پستانداران و جانوران خون‌گر هستند، خونسردهای بزرگ طولانی‌ترین مدت‌های غواصی را در کل دنیای جانوران ثبت کرده‌اند.

کروکودیل آب شیرین در زمان احساس تهدید در نزدیکی سطح آب، توانست ۴۰۲ دقیقه یا به عبارت دیگر ۶٫۷ ساعت زیر آب بماند. اما رکورددار اصلی، لاک‌پشت دریایی سرخ‌کله است که طبق مطالعه‌ای در سال ۲۰۰۷، حدود ۶۱۰ دقیقه (۱۰٫۲ ساعت) زیر آب ماند. مطالعات دیگر نیز غواصی‌هایی به مدت حداکثر ۴۸۰ دقیقه (۸ ساعت) را ثبت کرده‌اند.

جانوران خونسرد مانند پستانداران از بسیاری از سازگاری‌های مرتبط با صرفه‌جویی در مصرف اکسیژن برخوردارند، اما یک مزیت اضافه هم دارند: می‌توانند به‌لطف بی‌نیازی به گرم‌کردن خود، در مصرف انرژی صرفه‌جویی کنند. اسپایسر می‌گوید:
هزینه‌های جاری خونسردان می‌تواند نصف یک پستاندار دریایی هم‌اندازه باشد، چرا که برای گرم‌نگه‌داشتن خود از روش‌های فیزیولوژیکی استفاده نمی‌کنند. در واقع این تأثیر دما بر سوخت‌وساز بدن است که تفاوت اصلی را ایجاد می‌کند. من می‌دانم که لاک‌پشت‌های پشتی‌چرمی می‌توانند عمیق‌تر از بسیاری از گونه‌های نهنگ غواصی کنند. در آب‌های سرد، آن‌ها می‌توانند سوخت‌وساز خود را به‌شدت کاهش دهند تا جایی که قادرند برای ساعت‌ها روی کف دریا دراز بکشند یا در غارهای زیرآبی استراحت کنند.